8.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

8.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

理解數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念和工作原理。

熟悉數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)。

熟悉常用數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)的意義。

能測(cè)試DAC、ADC的功能。

會(huì)查閱資料理解各類DAC、ADC的使用。8.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路一、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換的基本工作原理D/A轉(zhuǎn)換的基本原理就是將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，這樣所得的總模擬量與數(shù)字量成正比，于是便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的組成框圖如下圖所示。2、D/A轉(zhuǎn)換器的類型權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器、R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器等。3、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A電路（1）電路組成4位倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的電路如下圖所示。模擬電子開關(guān)S3、S2、S1、S0分別受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)字信號(hào)D3、D2、D1、D0控制。當(dāng)某位數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，相應(yīng)的模擬電子開關(guān)接至運(yùn)算放大器的反相輸入端（虛地）；若為0則接同相輸入端（接地）。開關(guān)S3～S0在運(yùn)算放大器求和點(diǎn)（虛地）與地之間轉(zhuǎn)換，因此不管數(shù)字信號(hào)D如何變化，流過每條支路的電流始終不變，從參考電壓URER輸入的總電流也是固定不變的。（2）工作原理從UREF向左看的等效電路如下圖所示，等效電阻為R，因此總電流為I＝UREF/R。

運(yùn)算放大器的輸出電壓為若RF＝R，則在RF＝R時(shí)n位DAC的模擬輸出電壓為

例

在倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DA轉(zhuǎn)換電路中，若UREF＝－4V，R＝RF，求當(dāng)D3D2D1D0分別為0110和1100時(shí)，輸出電壓UO的值。解

當(dāng)D3D2D1D0＝0110時(shí)，模擬輸出電壓為當(dāng)D3D2D1D0＝1100時(shí)，模擬輸出電壓為4、DAC主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率分辨率是表明DAC分辨最小電壓的能力。用最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。對(duì)n位DAC，其分辨為（2）轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度是指實(shí)際輸出模擬電壓與理論值之間的偏移程度，常用最大相對(duì)百分誤差表示。（3）線性度（4）建立時(shí)間是指DAC從輸入數(shù)字信號(hào)開始到輸出模擬電壓或電流達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)所用的時(shí)間，也稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。二、集成DAC舉例1、集成DAC0832的電路結(jié)構(gòu)和引腳功能DAC0832是常用的集成DAC，它是用CMOS工藝制成的雙列直插式單片8位DAC。其結(jié)構(gòu)框圖和引腳排列圖，如下圖所示。

D0～D7：8位輸入數(shù)據(jù)信號(hào)。IOUT1：模擬電流輸出端1，此輸出信號(hào)一般作為運(yùn)算放大器的一個(gè)差分輸入信號(hào)（一般接反相端）。IOUT2：模擬電流輸出端2，它為運(yùn)算放大器的另一個(gè)差分輸入信號(hào)（一般接地）。IOUT1＋I(xiàn)OUT2＝常數(shù)。UREF：參考電壓輸入端。UREF在－10V到＋10V范圍內(nèi)選取。Rfb：反饋電阻輸入腳，反饋電阻在芯片內(nèi)部，可與運(yùn)算放大器的輸出直接相連。UDD：電源接線端。AGND：模擬電路接地端。DGND：數(shù)字電路接地端。UDD：電源接線端，其范圍為（5~15）V。2、主要技術(shù)指標(biāo)DAC0832的主要技術(shù)為：分辨率為8位，線性度為0.2%，建立時(shí)間為1